В начале XX века немецкий физиолог Отто Варбург обнаружил, что раковые клетки питаются не так, как здоровые. В норме клетка получает энергию в процессе аэробного разложения глюкозы, в результате которого одна молекула моносахарида дает 36 клеточных единиц топлива — молекул аденозинтрифосфата (АТФ). Раковые клетки пользуются механизмом анаэробного гликолиза, который дает всего две молекулы АТФ.
Это явление, известное как эффект Варбурга, в теории позволяет «заморить» раковую клетку голодом: для этого нужно только заблокировать вещества, важные для анаэробного процесса. Правда, до сих пор попытки сделать это были не слишком успешными. Было установлено, что из широкого спектра ферментов, участвующих в анаэробном гликолизе, для раковых клеток важнее всего лактатдегигдогеназа А (LDHA). Вещество, которое позволяло бы блокировать этот фермент в живом организме, до сих пор не найдено.
Ученые из Медицинского исследовательского института Стэнфорд-Бернхам (США) выяснили, что даже если лактатдегидрогеназа А исключена из метаболизма клетки опухоли кожи (меланомы), через некоторое время гликолиз возобновляется — и раковая клетка снова получает энергию, растет и делится. Медики также установили, что на замену LDHA приходит другое вещество — фактор транскрипции ATF4: мутантная клетка вскоре переключается на сигнальный путь с участием этого вещества и возобновляет жизнедеятельность.
После того как ученые блокировали LDHA в клетках меланомы, последние перестали использовать АТФ в качестве источника энергии: вместо этого они начали «поедать» аминокислоту глутамин. При этом в клетках заметно увеличилось производство ATF4, благодаря которому возрастало поступление глутамина в клетку извне. Приток аминокислот, в свою очередь, активировал выработку фермента mTOR — регулятора клеточного роста и выживания, благодаря чему клетки продолжали расти.
Руководитель исследования Гаурав Патрия (Gaurav Patria) и его коллеги полагают, что одновременное воздействие на LDGA и mTOR может остановить анаэробный гликолиз в клетках меланомы, их рост и деление и даже спровоцировать гибель раковых клеток. Есть смысл также попробовать блокировать другие ферменты, участвующие в метаболизме глутамина и сигнального пути ERK, для которых существуют эффективные ингибиторы.
Данные, полученные Патрией и его коллегами, не только предполагают новую мишень для будущих лекарств от меланомы, но и помогают разобраться в причинах существования эффекта Варбурга. «Возможно, дело в том, что для раковых клеток проще не получать АТФ, а использовать для роста аминокислоты, и отказ от аэробного гликолиза обусловлен этим», — объясняет Патрия.
Результаты исследования опубликованы в EMBO Journal.
Наука
Ксения Малышева
